Wykrywanie wybranych anionów PodziaÅ‚ anionów na grupy analityczne Aniony w chemii analitycznej dzieli siÄ™ najczęściej, zgodnie z podziaÅ‚em Bunsena, na siedem grap. PodziaÅ‚ ten wynika z zachowania siÄ™ anionów w reakcjach z roztworami AgNO3 i BaCl2 oraz na roztwarzaniu siÄ™ wytrÄ…conych osadów w kwasie azotowym(V). W tabeli jest przedstawiony podziaÅ‚ anionów na grupy analityczne. Grupa Aniony Odczynnik AgNO3 Roztwarzanie w Odczynnik Roztwarzanie w HNO3 BaCl2 HNO3 I Cl-, Br-, I-, CN-, biaÅ‚e lub żółte osady nie roztwarzajÄ…ce nie dajÄ… SCN- siÄ™ osadu II S2-, CH3COO-, czarne lub biaÅ‚e roztwarzajÄ…ce siÄ™ nie dajÄ… NO2- osady osadu III SO32-, CO32-, biaÅ‚e osady roztwarzajÄ…ce siÄ™ biaÅ‚e osady roztwarzajÄ…ce siÄ™ C2O42-, HPO32- IV S2O32-, CrO42-, barwne osady roztwarzajÄ…ce siÄ™ biaÅ‚e lub roztwarzajÄ…ce siÄ™ PO43-, AsO42- żółte osady V NO3-, ClO3-, ClO4-, nie dajÄ… osadu nie dajÄ… MnO4 osadu VI F-, SO42- nie dajÄ… osadu biaÅ‚e osady nie roztwarzajÄ…ce siÄ™ VII SiO32- jasnożółty osad roztwarzajÄ…cy siÄ™ biaÅ‚y osad roztwarzajÄ…cy siÄ™ Badania wstÄ™pne SystematycznÄ… analizÄ™ anionów poprzedzajÄ… zwykle badania wstÄ™pne; należą do nich: " dziaÅ‚anie rozcieÅ„czonym i stężonym kwasem siarkowym(VI), " badanie wÅ‚aÅ›ciwoÅ›ci utleniajÄ…co-redukujÄ…cych. DziaÅ‚anie H2SO4 pozwala wykryć (należy zawsze potwierdzić wynik próby innymi reakcjami) nastÄ™pujÄ…ce jony: CO22-, SO22-, S2O32-, S2-, CN-, NO2- , ClO-, CH3COO-. W tabeli sÄ… podane efekty dziaÅ‚ania kwasem siarkowym(VI) na próbki soli. Anion RozcieÅ„czony H2SO4 Stężony H2SO4 równanie reakcji efekt dziaÅ‚ania równanie reakcji efekt dziaÅ‚ania Cl- brak biaÅ‚y osad (dymy) Cl- + H+ HClÄ™! w obecnoÅ›ci NH3 HCl + NH3 NH4Cl Br- brak gazowy HBr o Br- + H+ HBr charakterystycznym 2Br- + SO42- + 4H+ zapachu, w roztworze Br2 + SO2Ä™! + 2H2O czerwonobrunatne zabarwienie S2- gaz o silnym, ostry zapach, mÄ™tnienie S2- + 2H+ H2SÄ™! S2- + 2H2SO4 S“! + nieprzyjemnym SO2Ä™! +2H2O + SO42- roztworu zapachu rozkÅ‚adajÄ…cego siÄ™ biaÅ‚ka S2O32- ostry zapach, jak z rozcieÅ„czonym jak z rozcieÅ„czonym S2O32- + 2H+ SO2Ä™! mÄ™tnienie roztworu kwasem kwasem + S“! + H2O CH3COO- charakterystyczny jak z rozcieÅ„czonym jak z rozcieÅ„czonym CH3COO- + H+ zapach octu kwasem kwasem CH3COOH NO3- brak brunatny gaz, 4 NaNO3+ 2H2SO4 żółkniÄ™cie roztworu 2Na2SO4 + 2H2O + 4NO2Ä™! + O2Ä™! CO32- bezbarwny gaz, jak z rozcieÅ„czonym jak z rozcieÅ„czonym CO32- + 2H+ CO2Ä™! powodujÄ…cy kwasem kwasem + H2O zmÄ™tnienie wody wapiennej Badanie wÅ‚aÅ›ciwoÅ›ci utleniajÄ…co-redukujÄ…cych przeprowadza siÄ™ z użyciem odczynników powodujÄ…cych utlenienie bÄ…dz redukcjÄ™ anionu. Do takich odczynników należą: " KI w Å›rodowisku kwasowym (reduktor), na przykÅ‚ad: 2I- + 2 NO2- + 4H + I2 + 2NO + 2H2O; " I2 w KI (utleniacz), na przykÅ‚ad: S2- + I2 S + 2I-; " KMnO4 (utleniacz), na przykÅ‚ad: 10 Cl- + 2 MnO4- + 16H+ 5 Cl2+ 2 Mn2+ + 8 H2O Wykrywanie wybranych anionów REAKCJE ANIONU CHLORKOWEGO Anion chlorkowy wystÄ™puje w kwasie solnym, chlorkach obojÄ™tnych i zasadowych (bizmutu, antymonu, cyny). WiÄ™kszość chlorków obojÄ™tnych jest rozpuszczalna w wodzie (poza chlorkami I grupy kationów), chlorki zasadowe sÄ… sÅ‚abo rozpuszczalne w wodzie. Tabela podaje reakcje pozwalajÄ…ce zidentyfikować anion chlorkowy. Lp. Odczynnik Równanie reakcji Efekt dziaÅ‚ania Rozpuszczalność osadu biaÅ‚y osad, Ag+ + Cl- AgCl“! 1 azotan(V) srebra patrz poprzednia tabela biaÅ‚y osad (dymy) 2 stężony kwas siarkowy, stężony NH3 gazowy chlor o 2Cl- + MnO2 + 4H+ 3 KMnO4 lub charakterystycznym Cl2 + Mn2+ + 2H2O MnO2, H2SO4, zapachu, barwiÄ…cy papierek papierek jodoskrobiowy jodoskrobiowy na niebiesko: Cl2 + 2I- I2 + 2Cl- REAKCJE JONU BROMKOWEGO Anion bramkowy wystÄ™puje w kwasie bromowodorowym i bromkach. Bromki sÄ… przeważnie rozpuszczalne w wodzie, z wyjÄ…tkiem soli kationów I grupy analitycznej i Cu(I). ZwiÄ…zki bromu wykazujÄ… duże podobieÅ„stwo do zwiÄ…zków chloru, sÄ… tylko od nich silniejszymi reduktorami Å‚atwiej siÄ™ utleniajÄ…. Reakcje charakterystyczne jonu bromkowego sÄ… podane w tabeli. Lp. Odczynnik Równanie reakcji Efekt dziaÅ‚ania Rozpuszczalność osadu żółtawy osad, jak AgCl Ag+ + Br- AgBr“! 1 azotan(V) srebra patrz poprzednia tabela biaÅ‚y osad (dymy) 2 stężony kwas siarkowy, stężony NH3 10 Br- + 2MnO4- + 16H+ zanik fioletowej 3 KMnO4, barwy, czerwony 5Br2 + 2Mn2+ + 8H2O H2SO4, roztwór o charakterystycznym zapachu żółte do 2Br- + Cl2 Br2 + 2Cl- 4 woda chlorowa czerwonobrunatnego Cl2aq, zabarwienie chloroform warstwy chloroformowej REAKCJE JONU SIARCZKOWEGO Jony siarczkowe wystÄ™pujÄ… w niewielkiej iloÅ›ci w roztworze kwasu siarkowodorowego i w siarczkach. Siarczki należą do zwiÄ…zków trudno rozpuszczalnych, poza solami litowców i berylowców. Te ostatnie sÄ… silnie zhydrolizowane w roztworach wodnych wskutek reakcji: S2- + H2O HS- + OH- Anion siarczkowy ma silne wÅ‚aÅ›ciwoÅ›ci redukujÄ…ce, utlenia siÄ™ dość Å‚atwo do wolnej siarki. Reakcje charakterystyczne jonu siarczkowego sÄ… podane w tabeli. Lp. Odczynnik Równanie reakcji Efekt dziaÅ‚ania Rozpuszczalność osadu czarny osad, w gorÄ…cym rozcieÅ„czonym 2Ag+ + S2- Ag2S“! 1 azotan(V) srebra HNO3 3Ag2S + 2NO3- +8H+ 6Ag + 3S“! + 2NO +4H2O gaz o S2- + 2H+ H2SÄ™! 2 H+ (kwasy charakterystycznym rozcieÅ„czone zapachu nieutleniajÄ…ce) odbarwienie 5S2- + MnO4- + 16H+ 3 KMnO4, H2SO4, i zmÄ™tnienie 5S“! + 2Mn2+ + 8H2O roztworu czerwonofioletowe S2- + [Fe(CN)5NO]2- 4 Na2[Fe(CN)5NO] zabarwienie [Fe(CN)5NOS]4- nitroprusydek sodu REAKCJE JONU OCTANOWEGO Jon octanowy wystÄ™puje w niewielkim stężeniu w kwasie octowym i w octanach. Kwas octowy jest sÅ‚abym kwasem organicznym, o charakterystycznym zapachu, w niewielkim stopniu zdysocjowanym. Jego sole octany sÄ… dobrze rozpuszczalne w wodzie, z wyjÄ…tkiem octanu srebra i rtÄ™ci(I). W wodzie ulegajÄ… hydrolizie zgodnie z równaniem reakcji: CH3COO- + H2O CH3COOH + OH- W tabeli sÄ… podane reakcje charakterystyczne jonu octanowego. Lp. Odczynnik Równanie reakcji Efekt dziaÅ‚ania Rozpuszczalność osadu biaÅ‚y osad ze w gorÄ…cej wodzie 2Ag+ + CH3COO- 1 azotan(V) stężonych CH3COOAg“! srebra roztworów, ogrzany roztwór CH3COO- + H+ 2 H2SO4 wydziela CH3COOH charakterystyczny zapach octu czerwonobrunatne Fe3+ + 3CH3COO- 3 chlorek żelaza zabarwienie, po (CH3COO)3Fe; (III) rozcieÅ„czeniu i (CH3COO)3Fe + 2H2O zagotowaniu Fe(OH)2CH3COO + przechodzÄ…ce w 2CH3COOH brunatny osad przyjemny S2- + [Fe(CN)5NO]2- 4 etanol owocowy zapach [Fe(CN)5NOS]4- w obecnoÅ›ci po ogrzaniu H2SO4 REAKCJE JONU WGLANOWEGO Anion wÄ™glanowy wystÄ™puje w niewielkim stężeniu w rozcieÅ„czonych roztworach kwasu wÄ™glowego oraz w rozpuszczalnych w wodzie wÄ™glanach. Kwas wÄ™glowy jest bardzo nietrwaÅ‚y, rozkÅ‚ada siÄ™ z wydzieleniem CO2. WÄ™glany sÄ… trudno rozpuszczalne w wodzie, poza wÄ™glanami litowców i amonu. W roztworach wodnych wykazujÄ… odczyn zasadowy wskutek hydrolizy zachodzÄ…cej zgodnie z równaniami reakcji: CO32- + H2O HCO3- + OH- HCO3- + H2O H2CO3 + OH- WÄ™glany dobrze siÄ™ rozpuszczajÄ… w kwasach. W tabeli sÄ… podane reakcje charakterystyczne jonu CO32-. Lp. Odczynnik Równanie reakcji Efekt dziaÅ‚ania Rozpuszczalność osadu biaÅ‚y osad, ze w rozcieÅ„czonym HNO3, 2Ag+ + CO32- 1 azotan(V) stężonych NH3aq, CH3COOH Ag2CO3“! srebra roztworów żółty, po ogrzaniu czerniejÄ…cy AgCO3 Ag2O + CO2Ä™! gaz powodujÄ…cy CO32- + 2H+ H2CO3 2 kwasy mÄ™tnienie wody CO2Ä™! + H2O wapiennej lub barytowej CO2 + Ca(OH)2 CaCO3“! + H2O biaÅ‚y osad w rozcieÅ„czonych kwasach Ba2+ + CO32- BaCO3“! 3 chlorek baru REAKCJE JONU TIOSIARCZANOWEGO(VI) Anion tiosiarczanowy wystÄ™puje jako jon w roztworach soli. Kwas tiosiarczanowy nie jest znany w stanie wolnym, rozkÅ‚ada siÄ™ natychmiast na siarkÄ™ i ditlenek siarki(IV). Sole tiosiarczanowe(VI) sÄ… trwaÅ‚e i majÄ… wÅ‚aÅ›ciwoÅ›ci redukujÄ…ce. WÅ‚aÅ›ciwoÅ›ci te wynikajÄ… z obecnoÅ›ci w jonie S2O32- siarki na -II stopniu utlenienia. Jon S2O32- utlenia siÄ™ do jonu SO42- (pod dziaÅ‚aniem silnych utleniaczy) i do jonu S4O62- (w wyniku dziaÅ‚ania sÅ‚abszych utleniaczy). WiÄ™kszość tiosiarczanów jest dobrze rozpuszczalna w wodzie, z wyjÄ…tkiem: soli baru, miedzi(II), oÅ‚owiu(II), srebra(I). Reakcje charakterystyczne jonu tiosiarczanowego( VI) sÄ… podane w tabeli. Lp. Odczynnik Równanie reakcji Efekt dziaÅ‚ania Rozpuszczalność osadu biaÅ‚y osad, w nadmiarze S2O32- 2Ag+ + S2O32- 1 azotan(V) żółknÄ…cy i Ag2S2O3“! srebra stopniowo czerniejÄ…cy Ag2S2O3 + H2O Ag2O + H2SO4 wydzielanie gazu S2O32- + 2H+ H2S2O3 2 kwasy powodujÄ…cego SO2Ä™! + H2O + S“! mÄ™tnienie wody wapiennej lub barytowej SO2 + Ca(OH)2 CaSO4“! +H2O biaÅ‚y osad w gorÄ…cej wodzie i Ba2+ + S2O32- BaS2O3“! 3 chlorek baru rozcieÅ„czonych kwasach nietrwaÅ‚e fioletowe Fe3+ + 2S2O32- 4 jony żelaza (III) zabarwienie Fe(S2O3)2- + Fe3+ 2Fe2+ + S4O62- REAKCJE JONU FOSFORANOWEGO(V) Anion fosforanowy(V) wchodzi w skÅ‚ad kwasu ortofosforowego(V) oraz ortofosforanów(V). Kwas fosforowy(V) jest kwasem Å›redniej mocy, dysocjujÄ…cym trójstopniowo. NajwyższÄ… wartość ma staÅ‚a pierwszego stopnia dysocjacji, dlatego w roztworze tego kwasu przeważajÄ… jony H2PO4-. Fosforany(V) sÄ… trudno rozpuszczalne w wodzie, z wyjÄ…tkiem soli litowców i wodorofosforanów berylowców, które ulegajÄ… hydrolizie. Odczyn wodny roztworów soli jest różny i zależy od rodzaju jonu fosforanowego. Jednometaliczne fosforany(V) litowców wykazujÄ… odczyn sÅ‚abo kwasowy, dwumetaliczne sÅ‚abo zasadowy, a trójmetaliczne mocno zasadowy. Reakcje charakterystyczne jonu fosforanowego(V) sÄ… podane w tabeli. Lp. Odczynnik Równanie reakcji Efekt dziaÅ‚ania Rozpuszczalność osadu żółty osad w rozc. HNO3, NH3aq, 3Ag+ + PO43- Ag3PO4“! 1 azotan(V) srebra CH3COOH biaÅ‚y osad w rozcieÅ„czonych kwasach HPO42- + Ba2+ 2 chlorek baru BaHPO4“! Na2HPO4 + 12(NH4)2MoO4 jasnożółty osad w nadmiarze PO43-, NH3aq, 3 molibdenian(VI) + 23HNO3 21NH4NO3 + OH- amonu, HNO3 2NaNO3 + 12H2O + (NH4)3PMo3O10)4“! biaÅ‚y osad w kwasach PO43- + Mg2+ + NH4+ 4 mieszanina MgNH4PO4“! magnezowa: MgCl2 + NH3aq + NH4Cl REAKCJE JONU AZOTANOWEGO(V) Anion azotanowy wystÄ™puje w mocnym, trwaÅ‚ym kwasie azotowym(V) i w azotanach(V). Jon azotanowy(V) jest utleniaczem. Azotany(V) sÄ… dobrze rozpuszczalne w wodzie, z wyjÄ…tkiem niektórych hydroksosoli (hydroksosoli bizmutu i antymonu). Reakcje charakterystyczne jonu azotanowego(V) sÄ… podane w tabeli. Lp. Odczynnik Równanie reakcji Efekt dziaÅ‚ania Rozpuszczalność osadu brunatny gaz, 4NO3- + 2H2SO4 1 stęż. kwas żółkniÄ™cie 2SO42- +2H2O + 4NO2Ä™! + siarkowy(VI) roztworu O2Ä™! brunatna obrÄ…czka 3Fe2+ + NO3- + 4H+ 2 siarczan(VI) 3Fe3+ + NO + 2H2O żelaza(II), stęż. kwas siarkowy Fe2+ + NO "! Fe(NO)2+ 3NO3- + 8Al + 18H2O + gaz o charaktery- 3 Cu, Zn, Al (stop stycznym zapachu, 5OH- 3NH3Ä™! + Dewara), NaOH barwiÄ…cy papierek 8Al(OH)4- uniwersalny na niebiesko żółkniÄ™cie, a Mg + NO3- + 2H+ 4 magnez nastÄ™pnie Mg2+ + NO2- + H2O metaliczny w brÄ…zowienie 2NO2- + 2I- + 4H+ I2 + Å›rodowisku roztworu po kwasowym 2NOÄ™! + 2H2O dodaniu KI REAKCJE JONU MANGANOWEGO(VII) Anion manganowy(VII) jest jonem kwasu manganowego(VII), który nie wystÄ™puje w stanie wolnym i soli manganianów(VII). Sole sÄ… dobrze rozpuszczalne w wodzie i barwiÄ… roztwór na kolor fioletowy, dlatego sÄ… Å‚atwe do identyfikacji. Reakcje jonu manganowego(VII) sÄ… podane w tabeli. Lp. Odczynnik Równanie reakcji Efekt dziaÅ‚ania Rozpuszczalność osadu 2MnO4- + 16H+ + 10Cl- odbarwianie 1 stęż. kwas solny roztworu, gaz o 2Mn2+ + 8H2O + charakterystycznym 5Cl2Ä™! zapachu zmiana barwy na 4MnO4- + 4OH- 2 wodorotlenek zielonÄ…, po 4MnO4- + 2H2O + O2Ä™! potasu rozcieÅ„czeniu i 3MnO42- + 2H2O zakwaszeniu 2MnO4- + MnO2 + 4OH- powraca barwa fioletowa 2MnO4- + 5H2O2 + 6H+ gaz podtrzymujÄ…cy 3 woda utleniona palenie, 2Mn2+ + 8H2O + 5O2Ä™! w Å›rodowisku odbarwienie H2SO4 roztworu odbarwienie 2MnO4- + 5H2S + 6H+ 4 reduktory, H+ roztworu 2Mn2+ + 5S“! + 8H2O REAKCJE JONU SIARCZANOWEGO(VI) Anion siarczanowy(VI) jest jonem bardzo mocnego, trwaÅ‚ego, kwasu siarkowego(VI) i jego soli siarczanów(VI). Kwas dysocjuje dwustopniowo, dlatego w jego roztworze znajdujÄ… siÄ™ jony: SO42- i HSO4-. Stężony kwas jest silnym utleniaczem, rozcieÅ„czony nie posiada tej wÅ‚aÅ›ciwoÅ›ci. WiÄ™kszość siarczanów(VI) i wodorosiarczanów(VI) jest dobrze rozpuszczalna w wodzie. Do trudno rozpuszczalnych należą: siarczany(VI) czwartej grupy analitycznej, siarczan(VI) oÅ‚owiu(II) i siarczan(VI) rtÄ™ci(I). W tabeli sÄ… podane reakcje charakterystyczne jonu siarczanowego(VI). Lp. Odczynnik Równanie reakcji Efekt Rozpuszczalność osadu dziaÅ‚ania ze stężonych po rozcieÅ„czeniu, w H2O 2Ag+ + SO42- 1 azotan(V) srebra roztworów biaÅ‚y Ag2SO4“! osad biaÅ‚y osad w niewielkim stopniu w 2 chlorek baru Ba2+ + SO42- stężonych kwasach BaSO4“! jak wyżej, w sieci fioletowy osad, jak wyżej 3 chlorek baru w krystalicznej BaSO4 nie odbarwia siÄ™ mieszaninie z wbudowany jest pod wpÅ‚ywem manganianem(VII) izomorficznyKMnO4 reduktorów potasu i kwasem szczawiowym biaÅ‚y osad w octanie amonu, stężonym Pb2+ + SO42- PbSO4“! 4 jony oÅ‚owiu(II) H2SO4, stężonych zasadach REAKCJE JONU KRZEMIANOWEGO Anion krzemianowy jest jonem bardzo sÅ‚abego kwasu metakrzemowego i jego soli metakrzemia7nów. Kwas metakrzemowy wystÄ™puje w postaci koloidalnej i po zakwaszeniu wydziela siÄ™ z roztworu w postaci osadu o różnym skÅ‚adzie, zależnym od warunków strÄ…cania, jest zapisywany w postaci nSiO2 Å" mH2O. Nie wyodrÄ™bniono czystych kwasów krzemowych. Krzemiany sÄ… trudno rozpuszczalne, jedynie metakrzemiany litowców rozpuszczajÄ… siÄ™ w wodzie ulegajÄ…c hydrolizie. Roztwory takie majÄ… charakter silnie zasadowy i sÄ… nazywane szkÅ‚em wodnym. Reakcje pozwalajÄ…ce zidentyfikować jon krzemianowy sÄ… zebrane w tabeli. Lp. Odczynnik Równanie reakcji Efekt dziaÅ‚ania Rozpuszczalność osadu 1 azotan(V) jasnożółty osad w kwasach i NH3aq 2Ag+ + SiO32- srebra AgSiO3“! 2 chlorek baru biaÅ‚y osad w HNO3 Ba2+ + SiO32- BaSiO3“! galaretowaty 3 rozcieÅ„czone SiO32- + 2H+ osad, prażony ze kwasy i sole H2SiO3“! stężonym HCl amonowe SiO32- + 2H2O przechodzi w żel H2SiO3“! + 2OH- 4 molibdenian żółte MoO42- + 2H+ amony, HNO3 zabarwienie H2MoO4 3H2MoO4 H2Mo3O10 + 2H2O 4H2Mo3O10 + SiO32- + 2H+ H4[Si(Mo3O10)4] + 3H2O Odczynniki organiczne stosowane w analizie anionów Lp. Nazwa Anion Efekt dziaÅ‚ania 1 aminy aromatyczne NO2- czerwony osad, barwnik diazowy 2 antypiryna NO2- zielone zabarwienie 3 difenyloamina NO3-, NO2-, CrO42-, MnO4-, niebieskie zabarwienie ClO3- 4 rodizonian baru SO42- odbarwienie czerwonego osadu